「中間宿主」是病毒傳播不可或缺的一環。找到並隔絕中間宿主,才算真正隔離了傳染源。
蝙蝠,自然界的「潘多拉魔盒」 | 圖蟲創意
作者 | 徐斯佳 日本京都大學醫學院
新冠肺炎疫情又讓蝙蝠刷了一波存在感。繼SARS、MERS、伊波拉疫情之後,多項研究表明,本次新冠病毒的自然宿主又是蝙蝠。
自然宿主是個啥?病毒是怎樣從它們身上來到人類世界的?中間宿主又是個啥?起啥作用呢?
自然宿主:病毒的「潘多拉魔盒」
所有病毒都有個源頭,一般稱為「自然宿主」。自然宿主是給病毒提供適宜生存和繁殖環境的生物,好似一個盛放病毒的天然容器。
蝙蝠是已知60多種可引起人畜共患傳染病病毒的自然宿主,堪比病毒的「潘多拉魔盒」。除了前面提到的幾個大角色,其攜帶的病毒還包括馬爾堡病毒(伊波拉病毒的近親,平均致死率約50%)、尼帕病毒(可導致腦炎,致死率約40%)等,個個都是狠角色。
為何蝙蝠可以與這些病毒長期相安無事?它們就不會生病嗎?得益於它們的超能力。
眾所周知,蝙蝠是唯一會飛的哺乳動物。在飛行中,蝙蝠的體溫可高達40℃。高體溫能減少體內病毒的複製和載量,也淘汰一批因此無法共生的病毒,餘下一些適應高體溫的病毒。通常我們的免疫系統會製造「發燒」來抵禦外來病毒,而對於那些適應了高體溫的病毒,這招便常常無濟於事。
另外,在漫長的進化中,蝙蝠形成了一套無比「佛系「的免疫系統。
當正常細胞受到損傷、發生碎裂時,細胞內部的物質如核酸(DNA,RNA)片段等會漏到外部,四處漂浮。這些本不該出現在細胞外的碎片,會被免疫系統識別成異物後並消除。它這種「六親不認」的功能,就是為了保護機體,因為病毒等致病病原體也是帶有核酸片段的。
而蝙蝠作為唯一會飛的哺乳動物,巨大的能量消耗會加劇細胞的損傷和碎裂,產生更多的細胞碎片,導致身體內頻繁的免疫攻擊,甚至激發強烈的炎症反應。這無疑是不利於生存的。因此蝙蝠捨棄了一些執行免疫反應的基因,將識別異物的敏感度調低,防止免疫系統大驚小怪。
一般機體中的免疫系統就像警察,積極清除細胞碎片;而對蝙蝠來說細胞碎裂如此平常,免疫系統十分「淡定」 。
在這種經年累月的「妥協」下,蝙蝠的免疫系統對許多病毒的核酸片段也「睜一隻眼閉一隻眼」,不會引發過度的免疫反應。因此,蝙蝠與病毒的共生能力遠超其他哺乳動物。
不過,蝙蝠也會因病毒感染而喪命,例如狂犬病毒。但很多時候卻可以做到「健康帶毒」,歸根結底還是取決於免疫系統對病毒的敏感性。
中間宿主:病毒傳播的重要一環
有了自然宿主還不夠。因為病毒通常很難直接從自然宿主傳播給人類——甚至根本無法感染人類,其中還涉及中間宿主。比如2003年的SARS病毒,就被認為是蝙蝠將病毒傳給果子狸,然後再由果子狸傳給人類的。
正是中間宿主為病毒提供了大量繁殖、變異進化和接觸人類的機會,才最終按下疫情開始的開關。對於很多人類疫病,中間宿主都是不可或缺的一環。
SARS病毒的中間宿主,無辜的果子狸 | flickr
對於新型冠狀病毒(2019-nCoV)來說,弄清其從蝙蝠到人類的中間宿主,是當前的緊要任務,也是抗擊疫情的重要根據。只有隔絕了中間宿主,才算真正隔離了傳染源。
1月23日,中國科學院武漢病毒研究所的科學家研究發現,新冠病毒與雲南菊頭蝠中存在的RaTG13冠狀病毒的基因組一致性高達96%,說明它很可能是新冠病毒的自然宿主。
但這之間還有4%的差異,對比人類和大猩猩的基因組差異不足2%,可知4%的差異也是很大的。而疫情早期的患者樣本之間,病毒基因組呈現高度一致,說明病毒是由某個中間宿主傳染給人類的。
也就是說,源頭病毒是從蝙蝠過渡到其他生物,並在其體內發生了變異,獲得了傳染人的能力,進而觸發了疫情。
對於眼前的防疫工作來說,蝙蝠在中國大部分省市都有分布,其所攜帶的病毒種類多,只有明確新冠病毒的中間宿主,才能有效阻斷病毒的動物源、避免病原長期傳播。
另外,日前有宣稱「新冠病毒基因序列中人為嵌入HIV(愛滋病病毒)片段」、「病毒系實驗室人為洩露「等言論,增添了額外的群眾焦慮。明確中間宿主,提供完整證據鏈,是平息不實流言的最有效方法。
穿山甲,是這一次的答案嗎?
就在上周,科學家似乎為新冠病毒「中間宿主」找到一個可能答案:2月7日,華南農業大學發布一項最新研究成果稱,穿山甲是此次新冠病毒的潛在中間宿主。
該研究篩選比對了1000個穿山甲的宏基因組樣本(即從穿山甲的多個部位,收集核酸片段的集合。其中包括穿山甲本身的核酸,也可能來自沾染的細菌、病毒),發現一種β冠狀病毒與此次新型冠狀病毒的相似度達99%,且該β冠狀病毒總體樣本陽性率為70%。
作為潛在中間宿主,穿山甲滿足2個條件:
1、穿山甲是哺乳動物。目前已知的冠狀病毒中間宿主都是哺乳動物。而早前關於 「蛇」是中間宿主的推測,正是被質疑了這一點。
2、有充分的人群接觸條件。穿山甲鱗片在國內有巨大的藥用市場需求,並且每年被大量走私入境。雖然穿山甲不在武漢海鮮市場的公開販賣目錄上(《中華人民共和國野生動物保護法》明確規定濫食二級保護動物穿山甲為違法行為),但不能完全排除非法銷售。
穿山甲,被認為是2019-nCoV中間宿主 | Flickr
但現在下結論還為時過早,很多重要細節還有待明確。例如,這批樣本穿山甲是從哪裡收集來的?該高度相似的β冠狀病毒是否是已知品種?分離到的病毒是來自血液還是肛門拭子(可進一步明確病毒的傳播途徑)?
目前來說,1000左右的樣本量不能算很大,還需要更多樣本的驗證。
避免下一次疫情,我們可以怎麼做?
最後,又要回到抗擊疫情上了。針對病毒的疫苗研究周期最少需要1年,並且像流感疫苗一樣,也不能保證對未來產生變異的病毒做到一勞永逸。而特效藥的研發也困難重重。對既往疫情,我們總結規律性,避免有安全隱患的行為,例如吃野味;而對每次新疫情,則需要儘快弄清傳播鏈,阻斷傳染源。
有人不免會想,既然蝙蝠是天然病毒庫,後患無窮,何不把蝙蝠全部消滅?
其一,蝙蝠是群居動物,侵擾蝙蝠棲息地、捕殺蝙蝠等行為,本身就是造成病毒物種間轉移的高風險行為。其二,作為哺乳動物中的第二大類群,分布在世界各地的1390多種蝙蝠,在捕食有害昆蟲,植物授粉方面有重要作用,是維持自然界平衡不可或缺的一環。
而事實上,除了個別品種的吸血蝠會攻擊人類,蝙蝠很少直接將病毒傳給人類。更多是其他生物接觸蝙蝠的腺體分泌物或排洩物被感染後,再傳給人類。例如1998年在馬來西亞暴發的尼帕病毒,傳染學研究證明了是果蝠啃食了種植在豬圈周圍的芒果,家豬吃下果蝠落下的芒果殘渣而被感染,進而傳給了養豬人。
尼帕病毒通過家豬食用被蝙蝠汙染的芒果傳播 | outlookindia.com
此外,病毒也未必總是能變異出傳人能力。例如2016到2017年間,蝙蝠來源的SADS冠狀病毒在廣東省引發家豬的流行性腹瀉,導致2.4萬頭家豬死亡。但那次病毒卻沒有發現人類傳染性。
從過往經驗可知,病毒從蝙蝠到人的傳播過程雖然充滿偶然性,卻離不開人為因素。
隨著全球人口逐年增加,人類活動範圍擴大,從概率上增加了病毒感染人類的可能性。一方面,大面積森林砍伐導致蝙蝠失去覓食地,進而接近人類耕地和家畜;另一方面,非法交易、食用被感染的野生動物,使病毒有額外機會直接傳染給人類。
疫情當前,我們向自然苦苦索要答案,有沒有想過:在那些能自由呼吸的日子裡,人類是否欠自然界一份深思呢?
(責編 高佩雯)
參考資料
1. Xie J, et al. Dampened STING-Dependent Interferon Activation in Bats.Cell Host Microbe. 2018;23(3):297–301.e4.
2. 「How to prevent the next Ebola outbreak」,LauraH. Kahn, Bulletin of the Atomic Scientists,July 13, 2014
3. 「Why Bats Are Such Good Hosts for Ebola and Other Deadly Diseases「 https://www.wired.com/2014/10/bats-ebola-disease-reservoir-hosts/